漢宜高速鐵路路基石灰改良土填筑施工的質量控制漢宜高速鐵路_《價值工程》2010年32期

　　注：本篇摘自《價值工程》2010年32期，作者：賈曉非；楊英華；王磊；中國葛洲壩集團三峽實業公司

　　雜志信息：

　　投稿須知：

　　【摘要】：為滿足列車高速運行時路基強度、變形以及路基工后沉降的要求,在缺乏優質填料的情況下,新建武漢至宜昌高速鐵路路基回填采用石灰改良土來改善土的結構,提高承載力,以滿足工程需要,并降低成本,縮短工期,取得較好的經濟效益。本文就土料料源、石灰質量、灰劑量、含水量四方面以及現場施工工藝來分析石灰改良土的施工質量控制要點。

　　Abstract:Tomeettherequestofsubgradestrength,deformationandroadbedsettlementafterconstructionwhentrainshigh-speedrunning,inthecaseoflackofqualitypacking,thenewhigh-speedrailwaybetweenWuhanandYichangroadbedbackfillinguselimemodifiedsoiltoimprovesoilstructure,increasecapacity,tomeetprojectneeds,reducecosts,shortentheconstructionperiod,andachievebettereconomicefficiency.Thispaperanalyzestheconstructionqualitycontrolpointsoflimeimprovedsoilfromfouraspectsofmaterialsourcesforsoilmaterials,qualityoflime,ashdose,thewatercontentandon-siteconstructiontechniques.

　　【關鍵詞】：石灰改良土;最大干密度;最優含水量;含灰量

　　1、石灰的指標控制

　　在土料分析的同時，也要對石灰的質量進行控制。石灰質量的好壞不僅影響工程質量，對工程成本也有著重大影響.石灰質量的控制主要是用化學分析方法確定石灰中有效鈣和有效鎂的含量，從而確定石灰的等級。石灰的等級根據表1來進行劃分。

　　一般工程都要求使用Ⅲ級以上的石灰，我施工標段從現場土質和施工成本考慮確定采用Ⅱ級石灰。石灰等級越高，達到規定灰劑量所摻入的石灰量就越少，摻入的石灰量的越少造成混合料中土顆粒含量大，石灰顆粒含量少，真實的最大干密度大于試驗確定的最大干密度，壓實度就更容易滿足要求。

　　2、土的指標控制

　　在施工前需要對擬定料場做土質物理分析，主要分析土的含水量和土的液塑限指數。施工中要嚴格控制改良用土，對于腐殖土和強膨脹土嚴禁在施工中使用。漢宜高速鐵路位于江漢平原，地下水較發育，土質經試驗分析液限均在40%以上，含水量較大，塑限均在20%以上，兩者之間的差值均在11%以上，故對土的定義均為D類高液限黏土。按規范要求液塑限差值超過11%均用石灰進行改良，小于11%的用水泥進行改良。當土的液限超過50%時施工現場要降低其含水已經顯得非常困難，嚴重影響施工進度和質量，所以根據現場實際施工情況對于液限高于50%的土不允許使用。

　　3、最大干密度和最優含水率的確定以及含水率的控制

　　3.1含水率的控制生石灰對土壤的改良作用，分為兩個步驟:

　　②根據氫氧化鈣的化學性質，其與空氣中二氧化碳反應，生成碳酸鈣或碳酸氫鈣，形成表面致密層:

　　Ca（OH）2+CO2+nH2O=CaCO3+（n+1）H2O

　　CaCO3+H2O+CO2=Ca（HCO3）2

　�、偈巧�石灰中氧化鈣遇水會產生化學反應生成氫氧化鈣:

　　CaO+H2O=Ca（OH）2

　　此反應過程中可吸收土中部分水分，以降低土壤含水量。同時，由于氫氧化鈣結晶的析出可改善土體某些性質，提高土體的可壓實性。

　　由于表面致密層的存在，阻止氫氧化鈣結晶體的進一步碳化，從而形成由上部致密層到下部土體強度的過渡層，將路面傳遞的荷載逐步向路基下擴散傳播，從而達到改良效果，這就是生石灰的改良原理。據此分析，采用生石灰來改良高液限黏土，可以利用生石灰在熟化過程中的吸水性來降低土的含水量，從而達到最佳含水量。如果該方法仍不能使其達到最優含水率，運至現場的土就要進行攤捕晾曬，待其達到最優含水率附近方可碾壓。

　　我們來分析下面一組壓實度數據，濕密度不變，含水率每次增加一個百分點，最大干密度根據室內擊實試驗采用1.71，根據公式：

　　壓實度=干密度／最大干密度

　　干密度=濕密度／（1+含水率）

　　來進行計算。再根據表2這組數據來分析一下含水率對壓實度結果的影響程度。繪制成曲線圖1如下。

　　由圖1可知含水率是對壓實度結果影響近似成直線關系，二者呈很強的負相關性（相關系數為-0.9998）。含水每增加一個百分點，壓實度就可降低0.8個百分點左右，所以在施工過程中要嚴格控制改良土的含水率，嚴禁在土的含水率較大的情況下進行碾壓。

　　3.2最大干密度和最優含水率最大干密度和最優含水率的確定主要是為碾壓時的含水率提供參考數據和為壓實度檢測提供控制指標。最大干密度和最優含水率通過室內擊實試驗確定的。

　　施工過程中的經石灰拌合后的改良土其含水率等于最優含水率才能達到最佳的碾壓效果（即相同遍數的碾壓所達到的壓實度）。所以施工過程中要嚴格控制改良土的含水率。我標段所用的土均為高液限黏土，不存在低于最優含水率的問題，主要問題就是如何降低含水率，使其達到最優含水率。

　　3.3整平控制整平效果是壓實效果的一個基本的保證，如果路基不平整，壓路機碾壓再多的遍數也是徒勞，總有一些地方壓實度不滿足要求�，F場整平控制由推土機和平地機配合施工。先由推土機進行初平，然后平地機進行第一次精平。平完后由壓路機靜壓一遍，平地機再進行第二次精平，然后由壓路機弱振碾壓一遍，再由平地機進行最后一次精平。只有經過平地機的三次精平后才能由壓路機強振碾壓。

　　3.4碾壓控制碾壓效果的控制主要是做好碾壓試驗，從而確定合適的碾壓機械和碾壓變數。我們通過試驗段施工從而確定采用20t的壓路機，先靜壓1遍，然后弱振碾壓1遍，再強振碾壓3遍，最后弱振碾壓1遍、靜壓1遍。壓實遍數達到要求也是壓實度達到要求的一個基本保證，現場一定要嚴格控制碾壓遍數。

　　3.5灰劑量控制灰劑量控制是改良土施工中一個最重要的關鍵點，以滿足改良土強度為標準�，F場摻灰的目的一是降低土的含水率（在前面已經提過），二是降低土的塑性指數，有利于施工現場的粉碎，不同的灰劑量對應不同的最大干密度，因此灰劑量對改良土的質量影響較大，尤其對改良土強度的形成起著至關重要的作用�；覄┝坎粷M足要求，改良土強度就達不到要求，從而影響路基的整體穩定性，灰劑量太高反而適得其反。為了得出摻灰量對改良土強度的影響我們分別做了摻灰量從1%一直到8%的8組改良土的擊實試驗，并測定其形成的七天無側限抗壓強度，其結果如表3。繪制成曲線圖如下圖2。

　　從表3和圖2我們可以看出，高液限黏土摻灰量對改良土強度的影響近似一條拋物線，在灰劑量達到6%之前隨著灰劑量的增加，強度逐漸增加，當摻灰量達到6%~7%之間的某一點時強度最高，此時如果再增加灰劑量強度反而會下降。

　　如果在改良土施工過程中對上述5個控制點控制不到位，就會出現一些改良土的質量通病，針對這些質量通病的原因及應采取怎樣的一些措施，我做了以下幾點匯總：

　�、倌雺汉玫穆坊�放置兩三天后出現較大的裂紋。原因：碾壓時含水量過大或摻灰量不夠。措施：嚴格控制碾壓時的含水量，如含水量過高應攤鋪晾曬后再進行碾壓。石灰可以降低含水，又可以對土起到固化作用，適當的參灰量有利于強度的形成。

　�、谶\到現場的土超粒徑土塊較多，含水量較大，路拌機難以打碎。原因：液限超標，原材料不合格。措施：更換取土場。

　�、劬植繅簩嵍葯z測不合格。原因：平整度不符合要求或碾壓遍數不足。措施：碾壓前嚴格按照推土機一遍初平，平地機三遍精平施工，嚴格控制碾壓遍數及邊坡處的超填和碾壓。

　�、苣雺汉玫穆坊�表面在第二天早上出現石灰團。原因：路拌時石灰未充分消解。措施：加強石灰的消解，可采取水消解法。如果取土場的土含水量較大，可用土覆蓋兩三天的方法來消解，即消解石灰，又可降低土的含水量。